專利名稱：非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
近年來，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利號為200680022389. 3的專利，公開了雙非球面 型累進折射率透鏡的設(shè)計方法，具體地說僅用于單件雙非球面(比如眼鏡片)透鏡。也就是 其光線只在同種介質(zhì)中傳播，未考慮其它因素對成像質(zhì)量的影響。假設(shè)要求這個單件非球 面最夠細，厚度又達到一定要求，那么，光線在其中的傳播能量就受到嚴重損失，隨著厚度 的增加，所成的像也由逐漸模糊到逐漸消失，也就是當達到某一厚度時采用該技術(shù)就無法 實現(xiàn)。特別是將光學(xué)應(yīng)用到醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域后，由于人體自然結(jié)構(gòu)的特殊屬性，要求光路通 過的距離千差萬別，而且生理特征對產(chǎn)品的輪廓大小有著特殊的限制，因此，若將該技術(shù)應(yīng) 用到醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，就顯得特別不成熟，加之在醫(yī)學(xué)手術(shù)治療中為了控制人體的交叉感染， 滅菌過程有著嚴格的條件要求，為了提高醫(yī)療安全保障，一般都采用高溫高壓的方法進行 滅菌，但也人提出一次性醫(yī)療器械的概念，目的是為了避免交叉感染，但一方面手術(shù)成本較 高，患者經(jīng)濟負擔加重，另一方面隨著消耗的增加所產(chǎn)生的醫(yī)療垃圾也就越多，醫(yī)療衛(wèi)生機 構(gòu)的環(huán)保成本也比較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一 種設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，能夠適應(yīng)醫(yī)療機構(gòu)在0. 2bar/134°C高溫高壓 條件下消毒滅菌，然后能重復(fù)使用，避免交叉感染，降低使用成本和產(chǎn)品污染。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該非球面透鏡組硬管內(nèi)窺 鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng) 連接，其特征是目鏡系統(tǒng)設(shè)置有目鏡罩、目端保護片、保護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、 第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目 鏡罩作為基座，保護片壓圈通過與目鏡罩匹配的螺紋聯(lián)接并壓緊目端保護片，目鏡罩內(nèi)腔 設(shè)置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第一目鏡筒與第二目鏡筒通過螺紋聯(lián)接，非球面透鏡一和 非球面透鏡二固定在一起構(gòu)成第一非球面透鏡組，非球面透鏡三和非球面透鏡四固定在一 起構(gòu)成第二非球面透鏡組，第一非球面透鏡組和第二非球面透鏡組之間設(shè)有目鏡隔圈，第 二目鏡筒內(nèi)部設(shè)有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間設(shè)有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個 相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。本實用新型所述物鏡系統(tǒng)設(shè)有物端保護片、棱鏡座、物鏡保護套、棱鏡以及物鏡 一、物鏡二、物鏡三、物鏡四和物鏡五5個物鏡，物鏡系統(tǒng)出光口端設(shè)有物端保護片，棱鏡座 與外管固定連接，棱鏡安裝在棱鏡座內(nèi)，物鏡保護套裝在內(nèi)管中，5個物鏡安裝在物鏡保護 套中，物端保護片與外管端部固定聯(lián)接。本實用新型所述物鏡系統(tǒng)還設(shè)置有物鏡隔圈一、物鏡隔圈二、物鏡隔圈三，物鏡二和物鏡三膠合構(gòu)成膠合透鏡，物鏡一和物鏡二之間設(shè)置物鏡隔圈一，物鏡三與物鏡四之間 設(shè)置物鏡隔圈二，物鏡四與物鏡五之間設(shè)置物鏡隔圈三，物鏡一、膠合透鏡和物鏡四構(gòu)成正 透鏡體，負透鏡體由物鏡五構(gòu)成。本實用新型所述鏡座系統(tǒng)以T型三通為基座，T型三通一端與外管固定連接，T型 三通與三通接座螺紋連接，三通接座通過螺釘與第二目鏡筒連接，三通接座通過螺釘與彈 簧擋圈連接，彈簧擋圈與三通接座之間依次設(shè)有彈簧和棒鏡壓圈，彈簧擋圈與內(nèi)管固定連 接，鏡座系統(tǒng)中單向通口處設(shè)有光學(xué)接口，光學(xué)接口與三通螺紋連接。本實用新型物端保護片與外管之間、目端保護片與目鏡罩之間、外管與三通之間 的連接處均采用激光焊接。本實用新型棱鏡視角采用12°、25°、30°、45°和70°之一。本實用新型光學(xué)接口包括導(dǎo)光束接頭一，導(dǎo)光束接頭一的一端與T型三通螺紋連 接，導(dǎo)光束接頭一與T型三通之間設(shè)置有墊片，外管和內(nèi)管間填充有光纖絲，導(dǎo)光束接頭一 與物端保護片之間光導(dǎo)通。本實用新型還設(shè)置有導(dǎo)光束接頭二，導(dǎo)光束接頭二兩端均與導(dǎo)光束接頭一另一端 配合。本實用新型物端保護片采用藍寶石材料制成。本實用新型棒狀鏡組中設(shè)置有棒狀鏡隔圈，棒狀鏡隔圈設(shè)置在兩個棒狀鏡之間。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、手術(shù)使用效果好，能夠在0.2bar/134°C高溫高壓條件 下消毒滅菌，避免交叉感染，降低使用成本，方便安全。

圖1為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例目鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例鏡座系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型實施例物鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型實施例物鏡系統(tǒng)棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的左視圖。圖7為未加非球面時內(nèi)窺鏡效果示意圖。圖8為本實用新型實施例(加非球面后)的效果示意圖。
具體實施方式
參見圖1 圖8，本實用新型實施例非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡的目鏡系統(tǒng)由目鏡 罩1作為基座，保護片壓圈2通過與目鏡罩1匹配的螺紋聯(lián)接后壓緊固定住目端保護片J1， 在目鏡罩1內(nèi)腔設(shè)置第一目鏡筒3和第二目鏡筒5，第一目鏡筒3和第二目鏡筒5通過螺紋 副聯(lián)接，將兩組非球面透鏡固定，第一非球面透鏡組由非球面透鏡一 J2和非球面透鏡二 J3 膠合而成，第二非球面透鏡組由非球面透鏡三J4和非球面透鏡四J5膠合而成，第一非球面 透鏡組和第二非球面透鏡組設(shè)有目鏡隔圈4，確保兩組非球面透鏡組的安裝位置，在第二目 鏡筒5內(nèi)部設(shè)有目鏡光欄6，用于攔光和控制通光口徑。本實施例的鏡座系統(tǒng)以T型三通12為基座，三通12 —端通過焊接連接有外管13，與目鏡罩1之間外沿設(shè)有護套23 ；基座內(nèi)設(shè)有經(jīng)螺紋連接的三通接座11，三通接座11 通過螺釘與第二目鏡筒5連接，三通接座11通過螺釘與彈簧擋圈8連接，彈簧擋圈8與三 通接座11之間依次設(shè)有彈簧9和棒鏡壓圈10，彈簧擋圈8與內(nèi)管14焊接連接；鏡座系統(tǒng) 中單向通口處設(shè)有光學(xué)接口，光學(xué)接口包括導(dǎo)光束接頭一 21，導(dǎo)光束接頭一 21—端與三通 12螺紋連接，其中間設(shè)有墊片20，導(dǎo)光束接頭一 21與物端保護片25之間光導(dǎo)通。為適應(yīng) 所配用導(dǎo)光束端部可能遇到內(nèi)或外螺紋結(jié)構(gòu)，可備有導(dǎo)光束接頭二 22，若導(dǎo)光束接頭一 21 另一端為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，則導(dǎo)光束接頭二 22兩端均采用外螺紋結(jié)構(gòu)，若導(dǎo)光束接頭一 21另一 端為外螺紋結(jié)構(gòu)，則導(dǎo)光束接頭二 22兩端均采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。本實施例的物鏡系統(tǒng)設(shè)有物端保護片25，棱鏡座M和裝在內(nèi)管14中的物鏡保護 套19，物鏡隔圈一 18，物鏡隔圈二 17，物鏡隔圈三16，棱鏡Li，物鏡一 W1，物鏡二 W2，物鏡三 W3，物鏡四W4和物鏡五W5。物端保護片25設(shè)置在物鏡系統(tǒng)出光口端，棱鏡座M與外管13 固定連接，棱鏡座M與棱鏡Ll粘接連接，物鏡均安裝在物鏡保護套19中固定，物端保護 片25用于與外管13端部聯(lián)接，該物端保護片25采用硬度較高的藍寶石材料，可以有效防 止劃傷。在物端保護片25后設(shè)置的棱鏡Li，可以根據(jù)實際使用需求視角a設(shè)計為12°、25°、 30°、45°或70°，在不改變內(nèi)窺鏡插入人體位置和方向的情況下，使用人員可以看到周向上的 組織或器官。本實施例中物鏡采用正負透鏡體分離的形式，物鏡二 W2和物鏡三W3膠合后，與物 鏡一 Wl及物鏡四W4構(gòu)成正透鏡體(物鏡前體)，負透鏡體(物鏡后體)由物鏡五W5構(gòu)成，當 平行光束入射時，經(jīng)物鏡前體發(fā)散后，被物鏡后體成像在焦面上。這樣，就使得物鏡主面向 后移出物鏡之外，從而獲得比焦距長的工作距離。而視場角較大的軸外光束經(jīng)物鏡前體發(fā) 散后，相對于物鏡后體來說視場角變小，從而達到廣角的目的。圖4為一內(nèi)窺鏡物鏡結(jié)構(gòu)，其中的負透鏡體僅由一片物鏡五W5組成，正透鏡體則 由兩片單正透鏡物鏡一 W1、物鏡四W4和膠合透鏡(物鏡二 W2和物鏡三W3)組成，單正透鏡 和膠合透鏡組合不但可以補償前組的光焦度而且可以在視場角大于78 ，相對通光孔徑為 1/6時能很好的校正像差，并且物端保護片25可以方便的加在正透鏡體前，有利于內(nèi)窺鏡 使用要求。本實施例中的透鏡(包括非球面透鏡一 J2、非球面透鏡二 J3、非球面透鏡三J4、非 球面透鏡四J5、物鏡一 W1、物鏡二 W2、物鏡三W3、物鏡四W4和物鏡五W5)均為非球面，這 些透鏡的非球面表面均有增透膜，起到消除光干涉的作用，所以增加透過的光線，成像更清 晰，圖像與實物更一致，效果見圖8。以往采用球面設(shè)計的透鏡，使得像差和變形增大，結(jié)果 出現(xiàn)明顯的影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象，效果見圖7。本實施例外管13和內(nèi)管14間填充有光纖絲，將光從導(dǎo)光束接頭一 21中傳送至 物端保護片25。從而將光照射入手術(shù)腔內(nèi)，經(jīng)手術(shù)部位組織反射，由物鏡系統(tǒng)成像后由 HOPKINS棒狀鏡沈?qū)⑾駛鬏斨聊跨R系統(tǒng)，從而使得使用人員能夠目視到腔內(nèi)組織的情況。本實施例中在物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)間傳像設(shè)有棒狀鏡組過渡，棒狀鏡組包括兩個 相同的HOPKINS棒狀鏡沈、安裝在每個棒狀鏡沈兩端的負透鏡27以及棒狀鏡隔圈15，棒 狀鏡沈長和直徑的比可高達10倍，甚至更多。然而在物鏡系統(tǒng)和目鏡系統(tǒng)之間，傳統(tǒng)內(nèi)窺 鏡鏡使用一系統(tǒng)消色差雙膠合透鏡來實現(xiàn)傳像，本內(nèi)窺鏡使用長型的HCPKINS棒透鏡26， 優(yōu)點有[0031](1)由于物鏡五W5負透鏡的介質(zhì)折射率跟HOPKINS棒狀鏡沈的介質(zhì)折射率相近， 則光線從物鏡五W5負透鏡進入棒狀鏡沈界面時，光線的損失率很小，因此可以認為其值為 零；(2)由于設(shè)有HOPKINS棒透鏡26，因此其長度可以做得很長，與以往的透鏡體相 比，它可以使整個系統(tǒng)的相對孔徑角達到1 -J ；(3)由于傳像系統(tǒng)對稱，故傳像系統(tǒng)不產(chǎn)生軸上相差，即畸變和正弦差相等，而球 差與色差可以由膠合在HOPKINS棒透鏡沈兩端的負透鏡27單獨校正，像散依賴于棒透鏡 組的距離變化得以校正。(4)H0PKINS棒透鏡沈可以增加內(nèi)窺鏡的光學(xué)長度，在相同長度下減少光能損失， 選擇棒透鏡比薄透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)減少光能損失8倍以上。而像質(zhì)也有所提高，棒狀透鏡傳像 的像散為薄透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)像散的0. 7倍。(5) HOPKINS棒透鏡沈可以使主光束被限制在光軸附近，減少光線在透鏡間空氣 對光的發(fā)散作用。它還可以降低彌散斑，彌散現(xiàn)象是小口徑內(nèi)窺鏡最嚴重的問題之一，這種 結(jié)構(gòu)減少了空氣玻璃接觸面的數(shù)量，像可以在管內(nèi)傳得更遠，從而增加了工作距。(6) HOPKINS棒透鏡沈裝配入內(nèi)管14也比消色差雙膠合透鏡組要容易得多。當 它們裝進管中時也不會傾斜。在棒透鏡的設(shè)計中，由于間距短，隔離物可做得更薄，其場曲 及像散均比傳統(tǒng)的薄透鏡小的多。這對內(nèi)窺鏡電視顯示或內(nèi)窺攝影來說，成像清晰度將大 為提高。本實例內(nèi)窺鏡在使用過程中會經(jīng)歷一個高溫高壓的消毒滅菌過程，在內(nèi)窺鏡的出 光口端部物端保護片25與外管13之間、目鏡系統(tǒng)目端保護片Jl與目鏡罩1之間、外管13 與三通12的連接處均采用激光焊接，可以避免高溫高壓蒸汽從這幾個接口處進入鏡體內(nèi) 部，避免了因漏水而導(dǎo)致鏡片上霧或圖像模糊的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡在這幾個部位采用膠 合劑粘接，當進行滅菌的時候，因材料的膨脹系數(shù)不一致，熱脹冷縮導(dǎo)致這幾個部位或其中 一個部位脫膠，滅菌介質(zhì)進入內(nèi)窺鏡內(nèi)部，使其失效而不能使用。本實施例采用兩個非球面透鏡組，并用一個平面的目端保護片Jl取代平凸透鏡 的保護玻璃的作用。傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡根據(jù)目鏡的視場，考慮相差的校正和目鏡最后一面可起保 護玻璃作用，故選為平面。本實施例的光路結(jié)構(gòu)參數(shù)可按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計。作為一種特例，本實用新型實施 例一組參考參數(shù)如下(表格前面的名稱為對應(yīng)列參數(shù)名，其中曲率半徑包括第一曲率半徑 和第二曲率半徑)序號名稱曲率半徑焦距 間隔
權(quán)利要求1.一種非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡 座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng)連接，其特征是目鏡系統(tǒng)設(shè)置有目鏡罩、目端保護片、保 護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡 三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目鏡罩作為基座，保護片壓圈通過與目鏡罩匹配的螺紋聯(lián) 接并壓緊目端保護片，目鏡罩內(nèi)腔設(shè)置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第一目鏡筒與第二目鏡 筒通過螺紋聯(lián)接，非球面透鏡一和非球面透鏡二固定在一起構(gòu)成第一非球面透鏡組，非球 面透鏡三和非球面透鏡四固定在一起構(gòu)成第二非球面透鏡組，第一非球面透鏡組和第二非 球面透鏡組之間設(shè)有目鏡隔圈，第二目鏡筒內(nèi)部設(shè)有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間 設(shè)有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是所述物鏡系統(tǒng)設(shè)有物 端保護片、棱鏡座、物鏡保護套、棱鏡以及物鏡一、物鏡二、物鏡三、物鏡四和物鏡五5個物 鏡，物鏡系統(tǒng)出光口端設(shè)有物端保護片，棱鏡座與外管固定連接，棱鏡安裝在棱鏡座內(nèi)，物 鏡保護套裝在內(nèi)管中，5個物鏡安裝在物鏡保護套中，物端保護片與外管端部固定聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是所述物鏡系統(tǒng)還設(shè)置 有物鏡隔圈一、物鏡隔圈二、物鏡隔圈三，物鏡二和物鏡三膠合構(gòu)成膠合透鏡，物鏡一和物 鏡二之間設(shè)置物鏡隔圈一，物鏡三與物鏡四之間設(shè)置物鏡隔圈二，物鏡四與物鏡五之間設(shè) 置物鏡隔圈三，物鏡一、膠合透鏡和物鏡四構(gòu)成正透鏡體，負透鏡體由物鏡五構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是所 述鏡座系統(tǒng)以T型三通為基座，T型三通一端與外管固定連接，T型三通與三通接座螺紋連 接，三通接座通過螺釘與第二目鏡筒連接，三通接座通過螺釘與彈簧擋圈連接，彈簧擋圈 與三通接座之間依次設(shè)有彈簧和棒鏡壓圈，彈簧擋圈與內(nèi)管固定連接，鏡座系統(tǒng)中單向通 口處設(shè)有光學(xué)接口，光學(xué)接口與三通螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是物端保護片與外管之 間、目端保護片與目鏡罩之間、外管與三通之間的連接處均采用激光焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是棱 鏡視角采用12°、25°、30°、45°和70°之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是光 學(xué)接口包括導(dǎo)光束接頭一，導(dǎo)光束接頭一的一端與T型三通螺紋連接，導(dǎo)光束接頭一與T型 三通之間設(shè)置有墊片，外管和內(nèi)管間填充有光纖絲，導(dǎo)光束接頭一與物端保護片之間光導(dǎo)通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是還設(shè)置有導(dǎo)光束接頭 二，導(dǎo)光束接頭二兩端均與導(dǎo)光束接頭一另一端配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是物 端保護片采用藍寶石材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，其特征是棒 狀鏡組中設(shè)置有棒狀鏡隔圈，棒狀鏡隔圈設(shè)置在兩個棒狀鏡之間。
專利摘要本實用新型公開了一種非球面透鏡組硬管內(nèi)窺鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng)連接，目鏡系統(tǒng)設(shè)置有目鏡罩、目端保護片、保護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目鏡罩作為基座，保護片壓圈與目鏡罩聯(lián)接并壓緊目端保護片，目鏡罩內(nèi)腔設(shè)置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第二目鏡筒內(nèi)部設(shè)有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間設(shè)有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、手術(shù)使用效果好，能夠在0.2bar/134℃高溫高壓條件下消毒滅菌，避免交叉感染，降低使用成本，方便安全。
文檔編號G02B13/00GK201859255SQ201020579149
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉廷早, 張陽德, 白聞喜 申請人:張陽德